CN102150211B - 只读光信息记录媒体和该光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用蓝色激光的只读光信息记录媒体(例如双层BD-ROM),其具有的反射膜既可确保制造时所需要的透光性,又具有充分高的反射率,并且在用于光信息记录媒体时再生稳定性优异,且耐久性也优异。本发明涉及一种只读光信息记录媒体,是包含在基板上多层形成有反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体,其中,所述反射膜之中距所述基板最近的反射膜,实质上由含有Ti为0.5~3.0原子%的Al基合金构成,并且该反射膜的膜厚为10nm以上、30nm以下。

Description

只读光信息记录媒体和该光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶
技术领域
本发明涉及使用蓝色激光进行再生的只读型的BD(蓝光光盘)等的光信息记录媒体,和该光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶。
背景技术
光信息记录媒体(光盘)基于记录再生原理,被大致区分为只读型、追记型、重写型三类。
图1中模式化地显示只读光信息记录媒体(单层光盘)的代表性的结构。如图1所示,只读光信息记录媒体具有如下构造:在透明塑料等的基板1上,依次层叠有以Ag、Al、Au等为主要成分的反射膜2和透光层3。在基板1上,记录有被称为平面(Land)、凹洞(Pit)的凹凸经组合而成的信息,例如,使用厚1.1mm,直径12cm的聚碳酸酯制基板。透光层3例如通过透光性树脂的涂布、硬化而形成。记录数据的再生通过检测被照射到光盘上的激光的相位差和反射差进行。
在图1中显示的是单层光盘,其是在记录有平面、凹洞(记录数据)组合而成的信息的基板1上,分别各形成一层反射膜2和透光层3,但例如图2所示,也可以使用具有第一信息记录面11和第二信息记录面12的双层光盘。详细地说,图2的双层光盘具有如下结构:在记录有凹凸的平面、凹洞(记录数据)组合而成的信息的基板1上,依次层叠有第一反射膜2A、第一透光层3A、第二反射膜2B和第二透光层3B,与基板1不同的信息通过平面、凹洞的组合被记录在第一透光层3A上。
作为光盘所使用的所述反射膜,至今为止被广泛使用的是Au、Cu、Ag、Al及以这些为主要成分的合金。
其中,以Au为主要成分的反射膜具有化学稳定性优异,记录特性经时变化少这样的优点,但极为昂贵,另外还存在的问题是,对于例如BD的记录再生所使用的蓝色激光(波长405nm),得不到充分高的反射率。另外,以Cu为主要成分的反射膜虽然便宜,但却是现有的反射膜材料中化学稳定性最差的,除此以外,与Au一样,也存在对于蓝色激光的反射率低这样的缺点,用途受到限制。相对于此,在以Ag为主要成分的反射膜中,由于在作为实用波长区域的400~800nm的范围显示出充分高的反射率,具有高的化学稳定性,因此目前在使用蓝色激光的光盘中被广泛利用。
Al在波长405nm下显示出充分高的反射率,虽然比Ag、Au廉价,但是与Ag系和Au系反射膜相比,化学稳定性差。因此,为了确保耐久性,需要充分增加反射膜的厚度,例如在DVD-ROM中,通过将Al系反射膜的膜厚充分增加到40nm左右,以确保耐久性。
但是,例如在双层BD-ROM的制造工序中存在的情况是,距前述图2的基板1最近的反射膜、即反射膜2A(以下将如此距基板最近的反射膜特别称为“第一反射膜”)被形成后,在其上形成透光层3A时,均匀地涂布光硬化树脂后,经由反射膜2A从基板1侧向前述涂布的光硬化树脂照射光,从而使该树脂硬化,形成上述透光层3A。这种情况下,前述第一反射膜需要显示出一定程度的透光性,为此,需要使第一反射膜的膜厚减薄至例如30nm以下。然而,若如此减薄Al系反射膜的膜厚,则虽然能够在刚制作完之后获得良好的特性,但是反射膜由于经时变化,有抖动(jitter)(再生信号在时间轴上的波动(fluctuation))变大,存在反射率降低的问题。
作为光盘的反射膜使用Al系合金的技术,例如在专利文献1中公开有一种反射膜,其由含有稀土类元素0.05~3原子%的Al合金构成,作为稀土类元素,可列举Y、Nd、Gd。
在专利文献2中,作为光记录媒体用反射膜,公开有一种由如下Al合金构成的反射膜,其含有Mg为0.1~15质量%,根据需要还含有稀土类元素之中的一种或两种以上的元素,合计为0.1~10质量%,余量由Al和不可避免的杂质构成,该不可避免的杂质为100ppm以下。另外在专利文献3中,作为在温度和湿度剧烈变化的条件也仍具有良好的耐久性的再生专用型光盘,在实施例一栏中公开有一种具有含有4%Ta的Al反射膜(厚100nm)的光盘。
但是,专利文献1的实施例所公开的反射膜其膜厚为40nm,另外专利文献2所公开的反射膜其膜厚也为100nm,均厚。此外,在专利文献3中,由于实施例中成膜的反射膜的膜厚为100nm,所以任何一种都无法设定为上述这样的制造工序中对透光性有要求的第一反射膜。
另外在专利文献4中,作为半透明反射层,为了得到具有规定的透射率和反射率,并且耐腐蚀性和耐凝集性这样的化学稳定性也良好的反射层,对于Al基合金的组成进行了研究。但是,该专利文献4如上述,是以半透明反射层为对象,不涉及需要充分的反射率的第一反射膜。
专利文献
专利文献1:美国专利第5,643,650号公报
专利文献2:日本特开2007-66417号公报
专利文献3:日本特公平7-62919号公报
专利文献4:日本特开2003-173576号公报
发明内容
本发明鉴于这样的情况而做,其目的在于,提供一种使用蓝色激光的只读光信息记录媒体(例如BD-ROM),及其反射膜形成用溅射靶,该只读光信息记录媒体具有的反射膜(第一反射膜),既可确保制造时所需要的透光性,又具有充分高的反射率,并且在用于光信息记录媒体时再生稳定性优异,且耐久性也优异。
本发明的要旨如下所示。
(1)一种只读光信息记录媒体,是包括在基板上形成有多层反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体,其中,
所述反射膜之中距所述基板最近的反射膜,实质上由含有Ti为0.5~3.0原子%的Al基合金构成,并且该反射膜的膜厚为10nm以上、30nm以下。
(2)根据(1)所述的只读光信息记录媒体,其中,所述Al基合金还含有从Ge、La和Ag之中选择出的至少一种元素,合计为0.1~1.5原子%。
(3)一种只读光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶,是包含在基板上形成有多层反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体中,距所述基板最近的反射膜形成用的溅射靶,其中,实质上由含有Ti为0.5~3.0原子%的Al基合金构成。
(4)根据(3)所述的只读光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶,其中,所述Al基合金还含有从Ge、La和Ag之中选择出的至少一种元素,合计为0.1~1.5原子%。
上述(1)的只读光信息记录媒体,优选为包含在基板上多层形成有反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体,所述反射膜之中距所述基板最近的反射膜,由含有Ti为0.5~3.0原子%的Al基合金构成,且该反射膜的膜厚为10nm以上、30nm以下。
上述(3)的只读光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶,优选为包含在基板上多层形成有反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体中,距所述基板最近的反射膜形成用的溅射靶,由含有Ti为0.5~3.0原子%的Al基合金构成。
发明效果
根据本发明,在只读光信息记录媒体的制造工序中,可良好地进行透光层形成时的树脂硬化,并且作为该光信息记录媒体,显示出高反射率和低抖动,能够获得非常优异的信号的写入、读取性能(再生稳定性)。另外,根据本发明的优选的形态,即使在加带环境试验后仍显示出高反射率和低抖动,因此能够提高耐久性优异的只读光信息记录媒体。此外,还能够提供与使用现有的Ag合金的光信息记录媒体相比,制造成本得到了抑制的只读光信息记录媒体。
本发明的光信息记录媒体,特别适用于使用蓝色激光进行再生的BD-ROM(特别是双层BD-ROM)等的光信息记录媒体(光盘)。
还有,在本说明书中,所谓“再生稳定性优异”,如后述的实施例所示,意思是初期抖动在9%以下。另外,所谓“耐久性优异”,如后述的实施例所示,意思是进行在温度80℃、相对湿度约85%的环境下保持192小时的加速环境试验时,加速环境试验前后的反射率的降低量(试验后的反射率-试验前的反射率)为5.0%以下(绝对值),且加速环境试验前后的抖动均在9%以下。
附图说明
图1是模式化地表示只读光信息记录媒体(单层光盘)的圆周方向的要部的剖面图。
图2是模式化地表示其他只读光信息记录媒体(双层光盘)的圆周方向的要部的图。
具体实施方式
本发明者为了得到如下反射膜,首先对于其膜厚进行研究,在具有多层所述信息记录面的光盘中,作为距基板最近位置的反射膜(第一反射膜),
●作为全反射膜显示出一定程度的反射率;并且
●显示出如下程度的透光性,即在该第一反射膜上的透光层形成时,从基板侧经由第一反射膜照射光时,透光层的形成所使用的树脂的光硬化得到充分进行。
其结果是,若第一反射膜的膜厚过薄,则透射光变大,反射光相对变小,因此得不到光盘的再生所需要的信号强度。在本发明中,如后述的实施例所示,应该确保初期反射率在70.0%以上,使第一反射膜的膜厚为10nm以上。另一方面,若膜厚超过30nm,则第一反射膜的透光率变小,上述透光层形成时,来自基板侧的光(例如紫外线)无法充分透过该反射膜,结果是不能使构成上述透光层的树脂充分硬化。另外,还会产生光信息记录媒体的制作初期的抖动变大这样的问题。因此在本发明中,使第一反射膜的膜厚的上限为30nm。优选为25nm以下,更优选为20nm以下。
本发明者从上述观点出发,在决定第一反射膜的膜定为10~30nm的基础上,还鉴于反射膜的膜厚如此薄时,如上述耐久性容易劣化的观点,特别为了提高耐久性,对于构成该反射膜的Al基合金的成分组成进行锐意研究。首先,在开发新的Al基合金时,就反射膜的膜厚与再生稳定性和耐久性的关系,调查了纯Al的特性。
具体来说,使用纯Al溅射靶,形成厚度不同的纯Al膜,测量各纯Al膜的初期反射率,并且测量加速环境试验后的反射率,调查纯Al因经时变化带来的反射率、透射率的变化(耐久性)。另外,使用纯Al溅射靶,通过溅射法在形成有平面、凹洞的聚碳酸酯基板上形成厚度不同的纯Al膜后,制作成膜有紫外线硬化树脂的透光层的单层BD-ROM盘。接着,测量光盘制作后的抖动,并且测量加速环境试验后的抖动,从抖动的观点评价耐久性。
其结果判明,作为BD-ROM的反射膜形成纯Al膜时,若该反射膜的膜厚在15nm以上,则抖动增大。另一方面,反射膜的膜厚约在15nm以下时,得到低抖动的相反面是,反射率降低。另外判明,在耐久性试验(在温度80℃、相对湿度约85%的高温高湿环境下保持的加速环境试验)后,抖动增大,并且反射率大大降低。
本发明者依据上述结果,为了实现上述这样即使减薄反射膜的厚度,其再生稳定性和耐久性仍优异的反射膜,对于该反射膜的成分组成进行锐意研究,其结果发现,如果在Al中添加Ti,则能够维持纯Al膜显示出的高初期反射率,并且能够抑制经时变化造成的抖动的增大和反射率的降低(特别是能够抑制抖动的增大)。
关于如此通过添加Ti而能够充分抑制抖动的增大的理由尚不明确,但考虑是由于通过在纯Al中添加Ti,有助于Al系薄膜的结晶组织的微细化,使光信息记录媒体在制作初期的抖动值保持得良好,并且抑制Al原子的相互扩散,抑制伴随Al的晶粒成长而来的表面粗糙度的增大,抖动值的经时变化得到抑制。
为了充分发挥这样的效果,需要含有Ti为0.5%(除非特别指出,否则在成分中,%意思为原子%。下同)以上。若比该含量少,则抖动值的增大抑制的效果不充分,因经时变化导致抖动增大,因此不为优选。Ti量优选为1.0%以上。
另一方面,若Ti量超过3.0%,则膜的吸收率增加,得不到透光层用于光硬化的充分的透射率。因此,Ti量的上限为3.0%。优选的上限为2.5%。
作为本发明的第一反射膜,如果由还含有从Ge、La和Ag之中选择出的至少一种元素,合计为0.1~1.5原子%的Al基合金构成,则能够进一步抑制因经时变化造成的反射率的降低,其结果是能够进一步提高光盘的耐久性。
关于上述元素(Ge、La、Ag)发挥上述作用效果的机理还不清楚,但考虑是由于这些元素氧化或在表面稠化,从而抑制氧向Al中的侵入,抑制Al的氧化。为了充分发挥这样的效果,优选上述元素合计含有0.1%以上。更优选合计为0.2%以上。另一方面,若上述元素量合计超过1.5%,则反射率反射容易降低,因此不为优选。这被认为是由于添加元素的氧化导致透射率的上升和其与Al的化合物的形成造成的反射膜的吸收率的增加发生。更优选合计为1.0%以下。
本发明的第一反射膜的Al基合金的化学成分组成如上所述,余量实质上是Al。但是,上述Al基合金在第一反射膜的制造等时,有不可避免的杂质(例如氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、铁(Fe)、硅(Si)等)混入。但是,本发明的第一反射膜的成分组成没有规定这些不可避免混入的微量成分,只要不妨碍本发明的特性,可允许这些可避免的杂质的微量混入。即,本发明的第一反射膜,实质上由上述列举的Al合金构成,作为其他混入的成分,可列举这些微量的不可避免的杂质。
本发明的只读光信息记录媒体的制造方法没有特别限定,例如在双层BD-ROM的制造工序中,根据包括如下工序的方法,则本发明的效果得到充分发挥,因此优选:作为本发明的第一反射膜,形成例如前述图2的反射膜2A后,形成层叠于其上的透光层3A时,均一地涂布光硬化树脂后,从基板1侧经由所述第一反射膜对于所述光硬化树脂照射光(例如紫外线),由此形成上述透光层。
本发明的只读光信息记录媒体,其特征在于,如前述图2这样具有多个信息记录面的光盘的多层反射膜中,距基板最近的反射膜使用上述Al基合金。因此,具有多个信息记录面的光盘的多层反射膜之中,对于第一反射膜以外的反射膜其成分等没有限定,只要满足所需要的特性即可。另外,对于光盘的其他构成部分(透光层、基板等的种类)也没有限定,能够采用通过所使用的。
例如作为基板,能够使用光盘用基板通用的树脂,具体来说,例如有聚碳酸酯树脂和丙烯酸树脂等。若考虑价格或机械的特性,则优选使用聚碳酸酯。
基板的厚度优选大致在0.5~1.2mm的范围内。另外,基板上所形成的凹洞的深度优选大致在50~100nm的范围内。
透光层的种类也没有限定,例如能够使用紫外线硬化树脂、聚碳酸酯树脂等。透光层的厚度在单层光盘中,优选为大约100μm左右,在双层光盘中,优选第一透光层的厚度约25μm左右,第二透光层的厚度约75μm。
本发明的第一反射膜例如能够由溅射法、蒸镀法等成膜,但优选溅射法。这是由于根据溅射法,上述合金元素会均匀分散在Al基体中,因此能够得到均质的膜,能够获得稳定的光学特性和耐久性。
溅射时的成膜条件没有特别限定,优选采用例如以下这样的条件。
●基板温度:室温~50℃
●到达真空度:1×10-5Torr以下(1×10-3Pa以下)
●成膜时的气压:1~4mTorr
●DC溅射功率密度(靶的单位面积的DC溅射功率):1.0~20W/cm2
用于溅射法的溅射靶通过熔解铸造法、粉末烧结法、喷射成形法等任何一种方法都能够制造,但特别优选使用真空熔解铸造法或喷射成形法制造。由真空熔解铸造法制造的Al基合金溅射靶,氮和氧等杂质成分的含量少,若将该溅射靶用于成膜,则能够确保溅射速度的稳定性,另外使用该溅射靶形成的薄膜,组成的均一性优异。另外,由喷射成形法制造的溅射靶,组成的均一性也高,若将该溅射靶用于成膜,则能够形成厚度和组成的均一性优异的薄膜。
作为用于前述第一反射膜的形成的溅射靶,在形成由含有Ti为0.5~3.0%的Al合金构成的反射膜时,该反射膜由含有Ti为0.5~3.0%的Al合金构成,此外,所述Al基合金还含有从Ge、La和Ag之中选择出的至少一种元素,合计为0.1~1.5%时,所述溅射靶由含有所述Ti为0.5~3.0%,并且含有从Ge、La和Ag之中选择出的至少一种元素,合计为0.1~1.5%的Al基合金构成,与反射膜的合金组成基本上相同即可。使用这样的溅射靶,能够容易地形成预期的成分组成的第一反射膜。
本发明的溅射靶的Al基合金的化学成分组成如上所述,余量实质上是Al。但是,上述Al基合金在溅射靶的制造等时,有不可避免的杂质(例如氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、铁(Fe)、硅(Si)等)混入。但是,本发明的溅射靶的成分组成没有规定这些不可避免混入的微量成分,只要不妨碍本发明的特性,可允许这些可避免的杂质的微量混入。即,本发明的溅射靶,实质上由上述列举的Al合金构成,作为其他混入的成分,可列举这些微量的不可避免的杂质。
实施例
以下,列举实施例更具体地说明本发明,但下述实施例不限制本发明,在不脱离前后述的宗旨的范围内也可以适宜加以变更实施,这些均包含在本发明的技术范围内。即,在下述的实施例中,制作形成有反射膜和透光层仅各一层的试样,其形成是用于评价双层光盘的第一反射膜的特性。
(1)关于初期反射率和加速环境试验前后的反射率的变化
在具有镜面的聚碳酸酯基板上,通过DC磁控管溅射法形成膜厚约18nm的纯Al反射膜或Al基合金反射膜,制作反射率测量用的试样。在溅射装置中,使用多个靶可同时放电的多元溅射装置((株)アルバツク制CS-200)。作为靶,使用纯Al、Al-Ti合金、Al-Ti-Ge合金或在纯Al靶上配置有各种合金添加用的纯金属的复合靶。
溅射条件为,Ar气流量:20sccm,Ar气压:约0.1Pa,成膜功率:2~5W/cm2,到达真空度:2.0×10-6Torr以下。形成的Al基合金膜的成分组成(表1)通过ICP光谱法和ICP质谱法求得。
使用上述制作的试样,利用分光光度计(日本分光(株)制V-570),测量波长405nm的初期的反射率。其后,进行在温度80℃、相对湿度85%的大气气氛下保持192小时的恒温恒湿试验(加速环境试验),测量试验后的反射率。然后,求得反射率的降低量[(试验后的反射率)-(试验前的反射率)]。上述反射率的降低量为5.0%以下(绝对值),并且初期反射率(试验前的反射率)为70.0%以上,并且试验后的反射率为68.0%以上的为合格。
(2)关于加速环境试验前后的抖动值
首先,在具有平面、凹洞的厚1.1mm的聚碳酸酯BD-ROM基板上,使用纯Al靶、在纯Al靶上配置有各种合金添加用的纯金属的复合靶,或Al合金靶,通过DC磁控管溅射法,形成厚18nm的表1所示的各成分组成的纯Al反射膜和Al基合金反射膜。还有,成膜用的装置和成膜条件与上述(1)相同。
其次,在如上述这样得到的反射膜上,通过旋涂法涂布紫外线硬化树脂,使其厚度为100μm,从基板侧照射紫外线进行树脂硬化,形成透光层。如此制作具有各种组成的反射膜的单层BD-ROM。
然后,使用パルステツク社制ODU-1000及横河电机社制TA-810,按以下的条件测量抖动。
再生激光功率:0.35mW
光盘转速:4.92m/s
接着,进行与上述(1)同样的加速环境试验,求得试验后的抖动。然后,试验前的抖动与试验后的抖动均在9%以下时,评价为“耐久性优异”(长期再生稳定性优异)。
还有,在表1的No.19~21中,初期反射率、前述试验后的反射率、和前述反射率的降低量全部不满足上述评价标准,因此无法进行该抖动值的测量。
将其结果一并记载在表1中。
[表1]
※数值是Al基合金膜中的各合金成分的含量(原子%)。
由表1能够进行如下考察。即,由规定量含有本发明规定的成分的Al基合金构成的反射膜,初期反射率高,并且在加速环境试验后,反射率也几乎没有降低,耐久性优异。另外,初期抖动低,再生稳定性优异,并且加速环境试验后的抖动也小,耐久性优异,可知可长期发挥优异的再生稳定性。
相对于此,纯Al膜,不含本发明规定的成分的Al基合金膜,以及虽然含有本发明规定的成分,但其含量脱离规定范围的,得不到高反射率,或者经加速环境试验反射率降低,或加速环境试验后的抖动变大等,得到耐久性劣化的结果。
具体来说,No.1因为反射膜由纯Al膜构成,所以结果是耐久性差,加速环境试验后反射率显著降低,并且抖动增大。
No.16虽然作为第三元素含有Ge,但其含量过剩,因此初期反射率降低。No.17虽然作为第三元素含有La,但其含量过剩,因此加速环境试验后的反射率低。另外No.18含有不是本发明规定的成分的Nd和Ta,因此结果是反射率的降低量显著。No.19~21不含本发明规定的成分(即,至少作为合金元素不含Ti为0.5~3.0%),因此结果是初期反射率低,并且反射率的降低量也大。
详细并参照特定的实施方式说明了本申请,但只要不脱离本发明的精神和范围,可以施加各种变更和修改,这一点对于从业者来说很清楚。
本申请基于2008年9月11日申请的日本专利申请(专利申请2008-233917),其内容在此参照并援引。
产业上的可利用性
根据本发明,能够在只读光信息记录媒体的制造工序中,可良好地进行透光层形成时的树脂硬化,并且作为该光信息记录媒体显示出高反射率和低抖动,能够获得非常优异的信号的写入、读取性能(再生稳定性)。另外,根据本发明的优异的形态,即使在加速环境试验后仍显示出高反射率且低抖动,因此能够提供耐久性优异的只读光信息记录媒体。此外,与现有的含有Ag合金的光信息记录媒体相比,能够提供制造成本得到抑制的只读光信息记录媒体。
本发明的光信息记录媒体,特别适用于使用蓝色激光进行再行的BD-ROM(特别是双层BD-ROM)等的光信息记录媒体(光盘)。
符号说明
1 基板
2 反射膜
3 透光层
2A 第一反射膜
2B 第二反射膜
3A 第一透光层
3B 第二透光层
11 第一信息记录面
12 第二信息记录面

Claims (4)

1.一种只读光信息记录媒体,其特征在于,是包括在基板上形成有多层反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体,其中,
所述反射膜之中距所述基板最近的反射膜实质上由含有0.5~3.0原子%的Ti的Al基合金构成,并且该反射膜的膜厚为10nm以上、30nm以下,并且,所述反射膜的反射率为68.0%以上。
2.根据权利要求1所述的只读光信息记录媒体,其特征在于,所述Al基合金还含有合计为0.1~1.5原子%的从Ge、La和Ag之中选出的至少一种元素。
3.一种只读光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶,其特征在于,是包括在基板上形成有多层反射膜和透光层的叠层的构造,通过蓝色激光进行信息的再生的只读光信息记录媒体中的距所述基板最近的反射膜形成用的溅射靶,其中,该溅射靶实质上由含有0.5~3.0原子%的Ti的Al基合金构成,并且,所述反射膜的反射率为68.0%以上。
4.根据权利要求3所述的只读光信息记录媒体的反射膜形成用溅射靶,其特征在于,所述Al基合金还含有合计为0.1~1.5原子%的从Ge、La和Ag之中选出的至少一种元素。
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